线圈及其制造方法、发射线圈、接收线圈和无线供电系统与流程

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种线圈及其制造方法、发射线圈、接收线圈和无线供电系统。

背景技术：

现有技术中，线圈通常采用横截面为方形或圆形的导线在同一平面内缠绕多匝而成，如图1所示。在磁耦合机构中，耦合系数是一个重要指标，通常情况下，要求耦合系数越大越好。对于原副边线圈外部尺寸和距离固定的情况下，耦合系数和线圈总宽度密切相关，随着线圈总宽度增加，耦合系数呈现先增大后减小的趋势。同时在满足耦合系数的同时，线圈还有感量要求，即线圈还有匝数要求。对于常用的截面为圆形或方形的多股利兹线，难以同时满足匝数和耦合系数最大宽度要求。

举例说明如下：在理论需要耦合系数k的情况下，对应的线圈总宽度为100mm，同时线圈的匝数为8匝。如果选取线径为8mm的利兹线，则宽度为8mm*8＝64mm，此时感量满足要求，但是耦合系数小于设计值。如果使用线径为12.5mm的利兹线，线宽总宽度达到12.5mm*8＝100mm，但是线盘厚度增加了4.5mm，相应的体积、重量、成本都增加了。

针对上述的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种线圈及其制造方法、发射线圈、接收线圈和无线供电系统，用以解决现有技术中的线圈无法兼顾对耦合系数和感量要求的技术问题。

一方面，本发明实施例提供了一种线圈，由扁平利兹线密绕多匝而成，其中，线圈沿扁平利兹线的厚度方向叠加缠绕。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，扁平利兹线的横截面为以下形状之一：矩形、带有倒角的矩形、椭圆形、跑道型。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，扁平利兹线包括多根并排的利兹线。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，线圈的形状为圆形、椭圆形、方形或dd形。

本发明实施例提供的线圈，采用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于线圈的耦合系数随着线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的线圈能够在匝数改变的同时，保持线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的线圈能够更方便的满足线圈设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

另一方面，本发明实施例提供了一种发射线圈，本发明实施例提供的发射线圈采用本发明实施例提供的线圈，用于作为无线充电磁耦合机构中的供电侧。

本发明实施例提供的发射线圈，采用本发明实施例提供的线圈的结构，利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的发射线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于发射线圈的耦合系数随着发射线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，发射线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的发射线圈能够在匝数改变的同时，保持发射线圈的宽度不变，因此，采用本发明实施例提供的发射线圈作为无线充电磁耦合机构中的供电侧，能够更方便的满足无线充电磁耦合机构设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

另一方面，本发明实施例还提供了一种无线供电系统，本发明实施例提供的无线供电系统包括本发明实施例提供的发射线圈，以及供电模块，其中，供电模块用于为发射线圈提供电源。

本发明实施例提供的无线供电系统，采用了本发明实施例提供的发射线圈。由于本发明实施例提供的发射线圈利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的发射线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于发射线圈的耦合系数随着发射线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，发射线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的发射线圈能够在匝数改变的同时，保持发射线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的无线供电系统采用本发明实施例提供的发射线圈作为供电侧，能够更方便的满足无线供电系统设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

另一方面，本发明实施例还提供了一种接收线圈，本发明实施例提供的接收线圈为本发明实施例提供的线圈，用于作为无线充电磁耦合机构中的接收侧。

本发明实施例提供的接收线圈，采用本发明实施例提供的线圈的结构，利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的接收线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于接收线圈的耦合系数随着接收线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，接收线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的接收线圈能够在匝数改变的同时，保持接收线圈的宽度不变，因此，采用本发明实施例提供的接收线圈作为无线充电磁耦合机构中的供电侧，能够更方便的满足无线充电磁耦合机构设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

另一方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括本发明实施例提供的接收线圈。

本发明实施例提供的电动汽车，采用了本发明实施例提供的发射线圈。由于本发明实施例提供的发射线圈利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的发射线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于发射线圈的耦合系数随着发射线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，发射线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的发射线圈能够在匝数改变的同时，保持发射线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的电动汽车采用本发明实施例提供的发射线圈作为无线充电磁耦合机构的接收侧，能够更方便的满足无线充电磁耦合机构的设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

另一方面，本发明实施例还提供了一种线圈的制作方法，包括：将扁平利兹线沿厚度方向密绕多匝。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，线圈的制作方法还包括：在将扁平利兹线沿厚度方向密绕多匝之前，将多根利兹线并排固定，得到扁平利兹线。

本发明实施例提供的线圈的制作方法，采用扁平利兹线代替传统的横截面圆形的利兹线，并沿厚度方向密绕多匝，能够得到更容易满足线圈耦合系数和感量系数的线圈。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术提供的一种线圈的俯视图；

图2是本发明实施例所提供的一种可选的线圈的俯视图；

图3是本发明实施例所提供的一种可选的线圈的侧视图；

图4是图1所示的线圈沿a-a的剖视图；

图5是一种可选的横截面为圆形的利兹线的横截面剖视图；

图6是一种可选的横截面为矩形的利兹线的横截面剖视图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

针对现有技术中所存在的的线圈无法兼顾对耦合系数和感量要求的技术问题，本发明实施例提供了如下解决思路：采用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于线圈的耦合系数随着线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的线圈能够在匝数改变的同时，保持线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的线圈能够更方便的满足线圈设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

在该思路的引导下，本方案实施例提供了以下可行的实施方案。

实施例1

本发明实施例提供了一种线圈。

具体的，请参考图2至图4，图2是本发明实施例所提供的一种可选的线圈的俯视图，图3是本发明实施例所提供的一种可选的线圈的侧视图，其中，标记10用于指示出线圈的宽度，例如，可以是100mm，图4是图1所示的线圈沿a-a的剖视图，其中，标记20用于指示出扁平利兹线的宽度。

结合图2和图3可以看出，线圈由扁平利兹线密绕多匝而成。其中，线圈沿扁平利兹线的厚度方向叠加缠绕，也即，垂直的缠绕，如图3所示。

本发明实施例提供的线圈有如下改进点：

1)把利兹线的横截面由常规的圆形变为扁平形状；

2)缠绕方式由水平缠绕，改为垂直缠绕，即后面一圈叠在前一圈上方进行缠绕。

利兹线是导体，由多根独立绝缘的导体绞合或编织而成。

本发明实施例提供的线圈中所采用的扁平利兹线的横截面是扁平的，在横轴和纵轴上的长度是不同的，也即，扁平利兹线的横截面的长度和宽度是不同的，扁平利兹线的横截面的长度比宽度要长。

扁平利兹线的横截面可以是以下形状之一：矩形、带有倒角的矩形、椭圆形、跑道型，等等。上述举例仅为本发明实施例的几种可选的实施方式，本发明实施例对扁平利兹线的横截面的具体形状不做具体限定，只要扁平利兹线的横截面的长度比宽度长即可。

本发明实施例提供的线圈由扁平利兹线沿厚度方向叠加密绕多匝而成，也即，沿扁平利兹线的横截面的宽度方向。

需要说明的是，本发明实施例提供的线圈中所采用的扁平利兹线，可以是一整根利兹线，或者，多根利兹线并排的铺成横截面为扁平的利兹线。每根利兹线中包括多根表面涂有绝缘漆的铜线，例如，图5所示的横截面为圆形的利兹线和图6所示的横截面为矩形的利兹线，利兹线的外皮中包括很多股铜线。每根铜线的直径很细，举例而言，由2000股每根直径0.1mm的铜线绞合而成的利兹线。

下面例举本发明实施例的线圈的几种可选的实现方式：

以本发明实施例提供的线圈中所采用的扁平利兹线为一整根利兹线为例，可以利用5000股0.1mm的铜线制成100mm*1mm的扁平形状的利兹线，将利兹线沿1mm边长的方向叠加的缠绕，形成线圈。

以本发明实施例提供的线圈中所采用的扁平利兹线为多根利兹线为例，每根利兹线由250股直径0.1mm的铜线绞合或编织而成，每根利兹线的横截面为5mm*1mm的矩形，将20根利兹线并排，能够形成一个横截面为扁平形状的利兹线，将20根利兹线并排的沿横截面的宽度方向叠加缠绕，形成线圈。

以本发明实施例提供的线圈中所采用的扁平利兹线为多根利兹线为例，每根利兹线由50股直径0.1mm的铜线绞合或编织而成，每根利兹线的横截面为直径1mm的圆形，将100根利兹线并排，能够形成一个横截面为扁平形状的利兹线，将100根利兹线并排的沿横截面的宽度方向叠加缠绕，形成线圈。

需要说明的是，图2至图4仅示出了线圈为圆形的情况，但是，本发明实施例提供的线圈形状不限于此。可选的，本发明实施例提供的线圈形状可以是圆形、椭圆形、方形或dd形。线圈形状为dd形的线圈为dd线圈(doubledcoil)。

该线圈未采用传统的圆形截面利兹线，而用扁平利兹线替换，并且，缠绕方式由水平缠绕(如图1所示)改为垂直缠绕(如图3所示)，从而在相同感量时，线圈具有更大的耦合系数。

本发明实施例提供的线圈，采用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于线圈的耦合系数随着线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的线圈能够在匝数改变的同时，保持线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的线圈能够更方便的满足线圈设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。

此外，本发明实施例提供的线圈相较于传统的线圈，还具有其它有益效果：在出线口厚度更薄，线圈的尺寸、体积、重量可以更小。

其原理为，传统的线圈在利兹线绕线完成后，在出线处会将利兹线的出线头叠加在线圈的平面之上，也即，额外叠加一个线圈厚度。例如，对于传统方法，如果单根利兹线的直径8mm，则除了出线处的线圈厚度为8mm，而线圈的出线处的厚度则为16mm(这是由于最后出来的那根利兹线头会叠加在原来的线圈上)。

而对于本发明实施例提供的线圈，由于扁平利兹线的横截面是扁平的，如果需要线圈的总体厚度为8mm，线圈匝数为8匝，则扁平利兹线的厚度则为1mm。因此，本发明实施例的线圈出线处的厚度为8mm+1mm＝9mm，可大大减小出线处的厚度，从而降低整个线圈所占据的空间厚度，减小采用线圈的结构件的尺寸和重量。

需要说明的是，本发明实施例提供的线圈可以应用在磁耦合机构的原边，作为原边线圈；也可应用于磁耦合机构副边，作为副边线圈使用。

本发明实施例提供的线圈可以应用在多种领域，包括但不限于汽车无线充电、机器人无线充电、太空无线充电、水下无线充电等领域。

实施例2

本发明实施例还提供了一种发射线圈。

本发明实施例提供的发射线圈为本发明实施例提供的线圈，用于作为无线充电磁耦合机构中的供电侧。

本发明实施例提供的发射线圈，采用本发明实施例提供的线圈的结构，利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的发射线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于发射线圈的耦合系数随着发射线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，发射线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的发射线圈能够在匝数改变的同时，保持发射线圈的宽度不变，因此，采用本发明实施例提供的发射线圈作为无线充电磁耦合机构中的供电侧，能够更方便的满足无线充电磁耦合机构设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数，从而在相同感量时，具有更大的耦合系数，能够提升采用本发明实施例的发射线圈的无线充电系统的效率，同时降低发射线圈的尺寸、体积、重量。

由于本实施例的发射线圈与本发明实施例提供的线圈结构相同，本实施例未详细描述的部分，可参考对实施例1的相关说明。

实施例3

本发明实施例还提供了一种无线供电系统。

本发明实施例提供的无线供电系统包括本发明实施例提供的发射线圈，以及供电模块，其中，供电模块用于为发射线圈提供电源。

本发明实施例提供的无线供电系统，采用了本发明实施例提供的发射线圈。由于本发明实施例提供的发射线圈利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的发射线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于发射线圈的耦合系数随着发射线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，发射线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的发射线圈能够在匝数改变的同时，保持发射线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的无线供电系统采用本发明实施例提供的发射线圈作为供电侧，能够更方便的满足无线供电系统设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数，从而在相同感量时，具有更大的耦合系数，在提升无线充电系统的效率的同时，降低无线充电线圈的尺寸、体积、重量。

由于本实施例的无线供电系统采用的发射线圈与本发明实施例提供的线圈结构相同，本实施例未详细描述的部分，可参考对实施例1的相关说明。

实施例4

本发明实施例还提供了一种接收线圈。

本发明实施例提供的接收线圈为本发明实施例提供的线圈，用于作为无线充电磁耦合机构中的接收侧。

本发明实施例提供的接收线圈，采用本发明实施例提供的线圈的结构，利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的接收线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于接收线圈的耦合系数随着接收线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，接收线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的接收线圈能够在匝数改变的同时，保接收线圈的宽度不变，因此，采用本发明实施例提供的接收线圈作为无线充电磁耦合机构中的供电侧，能够更方便的满足无线充电磁耦合机构设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。从而在相同感量时，具有更大的耦合系数，能够提升采用本发明实施例的接收线圈的无线充电系统的效率，同时降低接收线圈的尺寸、体积、重量。

由于本实施例的接收线圈与本发明实施例提供的线圈结构相同，本实施例未详细描述的部分，可参考对实施例1的相关说明。

实施例5

本发明实施例还提供了一种电动汽车。

本发明实施例提供的电动汽车包括本发明实施例提供的接收线圈。

本发明实施例提供的电动汽车，采用了本发明实施例提供的发射线圈。由于本发明实施例提供的发射线圈利用横截面为扁平形状的利兹线，沿厚度方向叠加密绕多匝，使得利兹线缠绕之后形成的发射线圈的宽度固定不变，仅增加厚度。由于发射线圈的耦合系数随着发射线圈总宽度的增加呈现先增大后减小的趋势，发射线圈的感量要求也即匝数要求，本发明实施例提供的发射线圈能够在匝数改变的同时，保持发射线圈的宽度不变，因此，本发明实施例提供的电动汽车采用本发明实施例提供的发射线圈作为无线充电磁耦合机构的接收侧，能够更方便的满足无线充电磁耦合机构的设计参数的要求，更容易满足设计的线圈耦合系数和感量系数。从而在相同感量时，具有更大的耦合系数，能够提升采用本发明实施例的接收线圈的电动汽车的无线充电效率，同时降低接收线圈的尺寸、体积、重量，节约在电动汽车的电路中占用的空间。

由于本实施例的电动汽车采用的接收线圈与本发明实施例提供的线圈结构相同，本实施例未详细描述的部分，可参考对实施例1的相关说明。

实施例6

本发明实施例还提供了一种线圈的制作方法，包括：将扁平利兹线沿厚度方向密绕多匝。

可选的，线圈的制作方法还包括：在将扁平利兹线沿厚度方向密绕多匝之前，将多根利兹线并排固定，得到扁平利兹线。

本发明实施例提供的线圈的制作方法，采用扁平利兹线代替传统的横截面圆形的利兹线，并沿厚度方向密绕多匝，能够得到更容易满足线圈耦合系数和感量系数的线圈。从而在相同感量时，具有更大的耦合系数。从而提升使用了本发明实施例提供的线圈的制作方法制作的线圈的无线充电系统的效率，同时降低线圈的尺寸、体积、重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。